L' écosystème de la sebkha El Kelbia (Tunisie centre orientale) (Dynamique sédimentaire et évolution géochimique)

La sebkha El Kelbia est un lac au centre de la Tunisie décrété réserve naturelle par l'Etat Tunisien depuis 1993. Elle a une grande importance nationale et internationale en terme de biodiversité puisque c est un site remarquable d'hivernage pour différentes espèces d'oiseaux. Cet écosystème est naturel et peu anthropisé mais il risque d être menacé du fait de la proximité d une ville récemment industrialisée. Peu de travaux scientifiques se sont intéressés à cet écosystème, c'est pourquoi ce travail a été réalisé afin d étudier la granulométrie, la minéralogie et la géochimie des sédiments ainsi que la géochimie de ses eaux mais aussi pour faire l état des lieux en terme de contamination et d évaluer l'impact des aménagements récents. Le présent travail s intéresse au calcul des facteurs d enrichissement qui permettent d évaluer le degré de contamination des sédiments. Par ailleurs, une méthode d extraction séquentielle a permit de préciser par rapport à la minéralogie, les sites de piégeage des métaux lourds présents. Des résultats d analyses de métaux lourds sont présentés pour les sédiments et les eaux. Un accroissement des teneurs en cuivre dans l extrême Nord de la sebkha,touchant aussi bien les sédiments de surface que ceux des carottes, qui serait une éventuelle source de contamination si les conditions physico-chimique (pH et Eh) du milieu changent; le cuivre est associé aux carbonates il est facilement relarguable quant le milieu devient acide. L enrichissement en nickel et en chrome en surface et en profondeur au Nord-Est de la sebkha ne présente pas un risque potentiel de relarguage du fait que ses métaux sont piégés dans une phase minéralogique résistante (argiles). Selon les normes tunisiennes et internationales, on estime que les eaux de la sebkha ne présentent pas des concentrations anomaliques en éléments nutritifs, majeurs et métaux lourds, mais plutôt des teneurs naturelles qui seraient liées à la nature des roches lessivées.The sebkha El Kelbia is a lagoon in the middle part of Tunisia, considered as a natural reserve by the Tunisian State since 1993. It has a great national and international importance by it s biodiversity. It is a remarkable site for various species of birds. This ecosystem is natural and slightly influenced by anthropogenic activities, but it is likely to be threatened because of proximity of a recently industrialized area. Few scientific studies were interested in this ecosystem, this is why this work was carried out in order to study granulometry, mineralogy and geochemistry of sediments and water but also to make the inventory of fixtures and to evaluate the impact of recent installations. In this work enrichment factors were calculated the sediments of the sebkha in order to evaluate the contamination gradient. In addition, a method of sequential extraction make it possible to specify, compared to mineralogy, the trapping sites of available heavy metals. Results of heavy metal analyses are presented for both sediment and water. An increase of copper concentration was detected in the north part of the sebkha, concerning both the surface and dipper sediments. Copper would be a possible source of contamination if the physicochemical conditions (pH and Eh) were changed; copper is associated to carbonates it is easily relarguable at acid pH.Nickel and chromium enrichment in both surface and depth sediment of the North-Eastern part of the sebkha does not present a potential risk of contamination according to the residual fraction which is resistant phase (clay)According to Tunisian and international standards', we estimate that water of the sebkha does not present anomalic concentrations in nutrient, major elements and heavy metals, but rather of the natural contents which would be related to the geologic field.STRASBOURG-EOST (674822249) / SudocSudocFranceF

Réactivité de surface d'argiles naturelles (Etude de l'adsorption de colorants anioniques)

Les industries du textile rejettent de grandes quantités d eaux toxiques. Il existe déjà des traitements par adsorption sur charbon actif qui est un processus efficace mais onéreux. Les argiles pourraient être des matériaux adsorbants à la fois économiques et moins polluants. Ce sont des phyllosilicates à grandes capacités d'adsorption dues à leur grande surface spécifique et à leurs charges de surface. Peu de chercheurs se sont intéressés aux colorants anioniques difficilement adsorbables sur ces supports. Le but de ce travail est de mieux comprendre les phénomènes d adsorption par les argiles naturelles, de colorants anioniques. L argile naturelle de Fouchana (composée de smectite, kaolinite et illite), et des argiles standards ont été choisies pour étudier l influence des conditions physicochimiques du milieu, mais aussi de la nature de l argile sur la thermodynamique et la cinétique de l adsorption. Les résultats des essais confrontés à des modèles d adsorption ont permis de décrire l adsorption comme un processus spontané, exothermique et de cinétique de pseudo second ordre. C est la kaolinite qui présente la meilleure capacité d adsorption. Les processus mis en évidence sont pour certains, communs aux différentes argiles, comme l adsorption au niveau des liaisons brisées en bordure de feuillet par remplacement d hydroxyles, ou adsorption via des cations métalliques eux mêmes adsorbés. Un processus, particulier chez la kaolinite, est lié à la présence de surfaces acides qui permettent l adsorption d anions via des liaisons hydrogène. En conclusion, l argile de Fouchana est un bon adsorbant de colorants anioniques dans les conditions expérimentales de ce travail.There are significant amounts of unused dyes remaining in wastewater from the dyeing industry. The release of these effluents causes coloration and there is a risk of toxicity. Activated carbons are very efficient and have been preferentially used for the adsorption of dyes, but their use is restricted due to high cost. Therefore, there is growing interest in using alternative adsorbents that are cheaper and commercially available. Clays are lamellar minerals with structures providing high specific surface areas and large adsorption capacities. Many authors have studied the adsorption of cationic dyes on natural clays, but few studied anionic dye adsorption as they hardly adsorbate on clay. The aim of this work is to better understand the adsorption phenomena on natural clays, of anionic dyes encountered in dyeing effluents. The Fouchana clay is composed of smectite, kaolinite and illite. Standard clays were also selected. Different tests were performed for studying the adsorption influence of physicochemical environmental conditions. The thermodynamic and kinetic parameters estimations show that the adsorption process is spontaneous, exothermic and that the kinetics is best described by a pseudo second order model. Kaolinite has the best adsorption capacity. The adsorption at the broken edges by replacing hydroxyl groups or via adsorbed metal complexes is a common process for the different types of clay. A process restricted to kaolinite species is related to the presence of acidic surfaces that allow the adsorption of anions via hydrogen bonds. In conclusion, the natural clay Fouchana is a good adsorbent for anionic dyes under the experimental conditions of this work.STRASBOURG-Géologie (674822251) / SudocSudocFranceF

Comportement des métaux lourds et de polluants associés aux processus sédimentaires de la lagune El Meleh de Slimène (Nord de la Tunisie)

La lagune El Meleh est une lagune côtière qui s ouvre sur le golfe de Tunis. Elle présente de nombreuses potentialités biologiques et écologiques. Cependant les divers rejets liés aux activités anthropiques viennent s ajouter à la fragilité naturelle de l écosystème pour aggraver sa dégradation. Ce travail a pour but d identifier les impacts anthropiques sur les eaux et les sédiments et sur des compartiments non étudiés jusqu à présent : les eaux interstitielles, les matières en suspension et les argiles. Il a permis de confirmer par les études géochimiques et statistiques ce qui était suspecté car tellement visible sur le terrain : Une contamination en éléments métalliques de l ensemble de la lagune et en particulier de la zone Sud Ouest. Les principales sources de la pollution sont les effluents de la station d épuration, les effluents industriels drainés par l oued El Bey qui sont rejetés depuis des années dans la lagune ainsi que les activités agricoles, pratiquées au Sud et à l Est de la lagune. Les sédiments présentent une contamination par Ni et Zn. L étude de la contamination par le calcul du facteur d enrichissement a permis de révéler d autres éléments polluants tels que Cu ainsi que d autres sites contaminés tels que la passe. Cu et Ni sont les plus enrichis au niveau des sédiments carottés. Zn et Ni présentent les plus fortes teneurs dans la MES de la lagune El Meleh. Les eaux interstitielles présentent des teneurs élevées pour le Ni, Zn, Cu, Cr, et As par rapport aux eaux de surface. L étude de la mobilisation des métaux lourds a montré que l élément le plus contaminant est : As ; Cr et Zn viennent en second ordre, puis Ni et enfin Cu.The lagoon El Meleh is a coastal lagoon opening on the golf of Tunis. It has a very significant ecological and biological value. However effluents poured in the lagoon in relation with anthropogenic activities contribute to a gradual degeneration of the site. The aim of this work is to identify anthropogenic impacts on waters and sediments also on compartments non studied before: interstitial waters, suspended matters and clay. Statistical and geochemical studies confirm what was suspected and clear on the site: a heavy metals contamination of the lagoon and especially of the South western zone. The main sources of pollution are purification station effluents, industrial wastes carried by the oued El Bey which were rejected on the lagoon for many years and agricultural activities practiced in the South and East of the lagoon. Sediments are contaminated with Ni and Zn. Contamination factor proves that Cu is also polluting and the pass is contaminated too. Cu and Ni are enriched in deep sediments. Zn and Ni present high values in the suspended matters of the lagoon. Interstitial waters present high values for Ni, Zn, Cu, Cr and As compared to surface waters. Study of heavy metals mobilisation proved that the most contaminating element is As, than Cr and Zn, than Ni and finally Cu.STRASBOURG-Géologie (674822251) / SudocSudocFranceTunisiaFRT

Évaluation des impacts anthropiques de l'écosystème lagunaire d'El Melah de Slimane (Tunisie) par la méthode d'analyse du cycle de vie

Les lagunes côtières offrent des paysages remarquables constituant de réelles valeurs économiques, touristiques et culturelles. De fait, elles subissent depuis des décennies une dégradation continue liée à l activité humaine. Le but de ce travail de thèse est d évaluer les impacts des nutriments et des métaux potentiellement toxiques liés aux activités anthropiques sur l écosystème lagunaire d El Melah de Slimane (Tunisie), par l Analyse du Cycle de Vie (ACV). L'ACV a surtout été utilisée jusqu à présent comme un outil d'évaluation des impacts des rejets industriels sur l'environnement. L objectif ici est d élargir son application à un écosystème naturel ouvert, non pas à partir de banques de données existantes, mais sur la base de collectes d échantillons d eaux et de sédiments de la lagune et de son principal tributaire, ce qui constitue une double nouveauté et originalité du travail. Dans le détail, il s agit d identifier, de quantifier les impacts et d évaluer leurs effets sur la qualité de l écosystème considéré. Le travail vise à explorer les points suivants : (1) la possibilité d application de l ACV à un écosystème lagunaire ouvert ; (2) l intérêt d une prise de données analytiques directement sur le site d étude, et de leur intégration dans le concept de l ACV pour constituer un inventaire des teneurs en polluants des eaux du site et des tributaires ; (3) la sélection de certains polluants (nutriments et métaux lourds) en catégories d impact adaptées à l ACV ; (4) l évaluation des impacts sous forme de scores calculés sur la base des équations disponibles, et (5) l interprétation des scores et l intérêt d adapter l ACV à un milieu naturel lagunaire, tel que celui d El Melah de Slimane en Tunisie. Les principaux résultats obtenus concernent les variations spatio-temporelles des nutriments au sein de la lagune et leur lien avec les apports de l oued El Bey et de la station d épuration installée sur le site. Concernant les métaux lourds, l étude témoigne des mécanismes d échange dans les sédiments lagunaires de surface et du fond de l oued. Les impacts de ces polluants ont été exprimés par des scores d eutrophisation aquatique reposant sur le rapport de Redfield et permettant de déterminer les facteurs limitants de la croissance algale. Le score d écotoxicité aquatique par les métaux a permis d identifier les facteurs de devenir et d effet de chaque métal considéré.Coastal lagoons are remarkable landscapes and they constitute real economical, touristical and cultural values. Since decades they are subjected to continuous anthropogenic degradation. The main objective of this thesis is to assess the nutrients and heavy metals impacts related to human activities on the coastal lagoon of El Melah (Tunisia) by the Life Cycle Assessment method. The LCA is traditionally used to assess the impacts of industrial processes. The objective here is to broaden its application to a natural open ecosystem, a coastal lagoon in fact, not starting from existing data banks, but by sampling waters and sediments of the lagoon and of its principal tributaries, which constitutes a double innovation and originality of the work. In detail, I identify the origins of the impacts generated by the local human activity, I quantify these impacts and I assess their effects on the quality of the considered ecosystem. The work aims to explore the following points : (1) the possibility of application of the LCA to an open ecosystem (lagoon); (2) the interest of analytical data acquisition directly on the study site, and their integration in the concept of the LCA to constitute an inventory of water pollutants of the site and tributaries, (3) the selection of given pollutants (heavy metals and nutrients), which contribute to impact categories adapted to the LCA; (4) the assessment of the impacts in the form of scores calculated on the basis of available equations, and (5) the interpretation of the scores and the adaptation potentials of the LCA to a natural environment, such as that a lagoon. The main results obtained concern the spatial and temporal variations of the nutrients within the lagoon and their relation with the contributions of the El Bey creek and the waste-water treatment station present on the site. Concerning the heavy metals, the study shows the mechanisms of exchange in the superficial sediments of the lagoon and to the bottom of the creek. The respective impacts of these pollutants were expressed by scores of aquatic eutrophication based on the Redfield ratio, making it possible to determine the limiting factors of the algae growth.The aquatic ecotoxicity scores by metals allowed us to identify the fate and effect factors of each considered metal.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceTunisiaFRT

Monitoring Vegetation Change in Tozeur Oases in Southern Tunisia by Using Trend Analysis of MODIS NDVI Time Series (2000–2016)

Oasis ecosystems are highly vulnerable to environmental changes. To determine the state of vegetation in these ecosystems, monitoring systems must be provided with data on cultivated areas. These data can be obtained in part by using satellite observation systems with high and moderate spatial resolution and high temporal repetitiveness; these systems offer a synoptic vision that makes them a particularly appropriate information source for effectively estimating such data. In this study, we describe an approach to monitor the changing dynamics of Tozeur oases in southwestern Tunisia. To this end, we used a time series decomposition method (seasonal and trend decomposition using loess) to extract the trends from a multi-year time series at the scale of a geographical point (250 m × 250 m pixel) across the MOD13Q1 time series (2000–2016) of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor, at a 250-m spatial resolution time series. These methods were tested with the final aim of setting up an oasis monitoring system based on the analysis of time signatures obtained from MODIS images. The results showed that it was possible to identify the main types of irrigated perimeters present in the Djerid region and retrospectively trace their recent development history

Treatment of Textile Wastewater using monolayered Ultrafiltation Ceramic Membrane Fabricated from Natural Kaolin Clay

International audienc

Monitoring vegetation dynamics in southern Tunisia using SPOT-5 (Take5) data: a case study of the Tozeur oases

International audienc

Anionic RR120 dye adsorption onto raw clay: Surface properties and adsorption mechanism

International audienceClay minerals are efficient adsorbent for dyes due to their colloidal properties. A Tunisian raw clay (Fouchana) composed of different species of clay minerals (kaolinite, smectite and minor illite) has shown efficiency for removal of anionic dye Reactive Red 120 (RR120) from aqueous solutions. In order to provide a better understanding of the role played by the different clay species in Fouchana, as well as the nature of the adsorption processes which are involved, a comparative study was conducted using standard clays, namely kaolinite KGa-2, smectite SWy-1 and illite IMt-2. Batch adsorption experiments were performed at ambient temperature and pH of the dye solutions. Acido-basic properties of the solid surfaces, electrophoretic mobility of particles, cation exchange capacity, amount of exchangeable cations and specific surface were investigated. Principal component analysis was used to highlight the influence of the physicochemical characteristics of the clay minerals in the adsorption behavior. The results show that for the conditions set in this study, kaolinite in the Fouchana raw clay plays a major role in anionic dye adsorption, mainly due to its acidic surface sites, but also to exchangeable aluminum (III) cations acting as bridges between the clay mineral and the dye molecules. Smectite and illite most likely play a secondary role by adsorption on exchangeable calcium (II) and dissociated Al (III)-OH groups. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved